DE1103522B

DE1103522B - Exhalation device for aerosols generated by means of ultrasound

Info

Publication number: DE1103522B
Application number: DEV13292A
Authority: DE
Inventors: Dr Gustav Pickroth
Original assignee: Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
Current assignee: Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
Priority date: 1957-10-24
Filing date: 1957-10-24
Publication date: 1961-03-30

Description

Ab atmungs einrichtung für mittels Ultraschall erzeugte Aerosole Die Erfindung betrifft eine Abatmungseinrichtung für mittels Ultraschall erzeugte Aerosole, welche eine Dosierung der inhalierten Medikamentmenge gestattet und welche ein Speichergefäß für das Aerosol aufweist, in dem gegenüber dem umgebenden Raum kein Überdruck vorhanden ist. Exhalation device for aerosols generated by means of ultrasound The invention relates to an exhalation device for generated by means of ultrasound Aerosols, which allow a dosage of the inhaled amount of medicament and which has a storage vessel for the aerosol, in the opposite of the surrounding space there is no overpressure.

Es sind Aerosolerzeuger bekannt, bei denen zum Zerstäuben des flüssigen Medikamentes Preßluft Anwendung findet. Dort tvérden die in Luft suspensierten Stoffe über ein als Prallblech wirkendes System geleitet, um die in der Suspension vorhandenen Tröpfchen großen Volumens auszuscheiden. Der Zerstäuber dieser Aerosoleinrichtung ist dabei in einem Gefäß angeordnet, welches gleichzeitig der Speicherung des Aerosols dient und mit der Außenluft über Ventile in Verbindung steht. Bei dieser Ausführung ist es besonders von Nachteil, daß sich das Aerosol nicht gleichmäßig in dem Speichergefäß verteilt und deshalb eine Anpassung an die recht unterschiedlichen Atemvolumina des jeweils angeschlossenen Patienten nicht möglich ist. Hinzu kommt noch, daß bei solchen Geräten in den Speichergefäßen ein Überdruck herrscht, welcher die- gewünschte natürliche freie Atmung des Patienten nicht zuläßt. Dies ist aber vom medikziNnischen Standpunkt aus gesehen ungünstig. There are known aerosol generators in which to atomize the liquid Medicines compressed air is used. This is where the substances suspended in the air dissolve passed through a system acting as a baffle plate in order to avoid those in the suspension To excrete droplets of large volume. The nebulizer of this aerosol device is arranged in a vessel, which is also used to store the aerosol is used and is in communication with the outside air via valves. In this version it is particularly disadvantageous that the aerosol is not uniformly in the storage vessel distributed and therefore an adjustment to the quite different tidal volumes of the connected patient is not possible. In addition, that at In such devices there is an overpressure in the storage vessels, which is the desired does not allow the patient to breathe freely. But this is from the medical point of view From an unfavorable point of view.

Außerdem gestatten die vorstehend beschriebenen Aerosolgeräte keine genaue Dosierung der verabreichten Medikamentenmenge. In addition, the aerosol devices described above do not allow any exact dosage of the amount of medication administered.

Bekannte Ultraschall-Aerosolgeräte zur Inhalation für Einzelpersonen benutzen auch die üblichen für die Düsenvernebelung angewandten Inhalationssysteme. Well-known ultrasonic aerosol devices for inhalation for individuals also use the usual inhalation systems used for nozzle nebulization.

Lediglich die Vernebelung erfolgt dort mit Ultraschallschwingungen. Die bei der Anwendung von Ultraschallschwingungen erforderliche Konstanthaltung des Flüssigkeitspegels erfolgt bei diesen Geräten entweder unter Anwendung von Vernebelungsgefäßen großer Oberfläche oder mit Schwimmereinrichtungen bzw. unter Anwendung eines Flüssigkeitsnachlaufes. Only the nebulization takes place there with ultrasonic vibrations. The maintenance required when using ultrasonic vibrations The liquid level is achieved with these devices either by using nebulization vessels large surface or with float devices or using a liquid run-off.

Bei einer Reihe von bekanntgewordenen Aerosolgeräten sind zur Umschaltung des Aerosolstromes sowohl bei Anwendung von Düsenverneblern als auch bei der Anwendung von Ultraschallverneblern Ventile in den Aerosolstrom eingeschaltet worden. Diese haben den Nachteil, daß sich an deren Kanten und Flächen ein Teil des Aerosols niederschlägt. A number of aerosol devices that have become known require switching of the aerosol flow both when using nozzle nebulizers and when using them valves in the aerosol flow have been switched on by ultrasonic nebulizers. These have the disadvantage that part of the aerosol is deposited on their edges and surfaces.

Mittels Ultraschall hergestellte Aerosole sind praktisch homogen und, da zur Erzeugung keine Preßluft benötigt wird, sehr dicht. Das am Außenmantel des Ultraschall-Flüss igkeitssprudels entstehende Aerosol unterliegt weiter keiner Strömung. Die Verwendung der bisher benutzten Inhalationseinrichtungen für mittels Ultraschall hergestellte Aerosole haben aber weiterhin verschiedene Nachteile. So ist es bisher nicht möglich, das Aerosol mit einer vorbestimmten möglichst hohen Dichte zu verabreichen. Außerdem war eine Dosierung mit ausreichender Genauigkeit nicht gegeben. Bei den bisher bekannten Einrichtungen trat weiter der Nachteil auf, daß das in der Exspirationsphase erzeugte Aerosol sich infolge seiner hohen Dichte teilweise wieder niederschlug. Außerdem war es nicht möglich, das in der Exspirationsphase und in der Inspirationsphase erzeugte Aerosol gleichmäßig über das gesamte Einatmungsvolumen zu verteilen. Aerosols produced by means of ultrasound are practically homogeneous and, since no compressed air is required for generation, very tight. That on the outer jacket The aerosol generated by the ultrasonic liquid bubble is not subject to any further Flow. The use of the previously used inhalation devices for means However, aerosols produced ultrasonically still have various disadvantages. So it is so far not possible to use the aerosol with a predetermined as high as possible Administer density. In addition, the dosage was accurate enough not given. In the case of the previously known devices, there was also the disadvantage that that the aerosol generated in the expiratory phase is due to its high density partly reflected again. Also, it wasn't possible to do that in the expiratory phase and in the inspiration phase aerosol generated evenly over the entire inhalation volume to distribute.

Diese Nachteile werden beseitigt durch die Anwendung einer Abatmungseinrichtung, die erfindungsgemäß mittels einer in ihrer Förderleistung regelbaren Umwälzeinrichtung das erzeugte Aerosol in einem solchen Tellvolumen des Speichergefäßes verteilt, das gleich dem jeweiligen Atemvolumen des Patienten ist. These disadvantages are eliminated by using an exhalation device, according to the invention by means of a circulating device which can be regulated in terms of its delivery rate the generated aerosol is distributed in such a partial volume of the storage vessel, which is equal to the respective tidal volume of the patient.

An Hand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert: Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung, während in Fig. 2 bis 5 die verschiedenen Zustände über einen Atmungsvorgang dargestellt sind. Dabei stellt Fig. 2 den Zustand am Ende der Ausatmung dar; Fig. 3 zeigt den Zustand während und Fig. 4 den Zustand am Ende der Einatmung, in Fig. 5 ist der Zustand während der Ausatmung dargestellt. The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment: Fig. 1 shows the device according to the invention, while in Fig. 2 to 5 the various States are shown about a breathing process. 2 shows the state at the end of the exhalation; FIG. 3 shows the state during and FIG. 4 shows the state at the end of inhalation, FIG. 5 shows the state during exhalation.

In Fig. 1 trägt der Ausgleichspeicher die Bezeichnun 1; sein Volumen ist größer als das maximale Atemvolumen eines Patienten. Der Einlaßstutzen ist mit 2, das Eintrittsventil mit 3, der Einatmungsstutzen mit 4, dessen Mundstück mit 5 und das Ausatmungsventil mit 6 bezeichnet. Unter dem Speichergefäß befindet sich der Ultraschallschwinger 7 in einer Soppelflüssigkeit 8. Dieser strahlt die Ultraschall-Energie durch eine Membran 9 in die im Vernebelnngsraum 11 befindliche Vernebelungsflüssigkeit 10 ab. Um den Ultraschallsprudel 12 ist ein Tropfenfang 13 angeordnet. Weiterhin ist am Speicher 1 eine regel bare Umwälzeinrichtung 14 angebracht. Die von dieser beförderte Luft wird mit Ililfe der Luftführung 15 in den Vernebelungsraum geleitet. Der Patient ist an das Mundstück 5 dicht angeschlossen. In Fig. 1, the equalization memory bears the designation 1; its volume is greater than the patient's maximum tidal volume. The inlet port is with 2, the inlet valve with 3, the inhalation nozzle with 4, its mouthpiece with 5 and the exhalation valve is denoted by 6. Is located under the storage vessel the ultrasonic transducer 7 in one Double fluid 8. This one The ultrasonic energy radiates through a membrane 9 into the nebulization room 11 located nebulizing liquid 10 from. To the ultrasonic bubble 12 is a Drip catcher 13 arranged. Furthermore, a regulable circulating device is on the memory 1 14 attached. The air transported by this is with the aid of the air duct 15 headed into the nebulization room. The patient is tightly connected to the mouthpiece 5.

Er trägt zur Vermeidung des Ansaugens von Nebenluft eine Nasenklemme.He wears a nose clip to avoid sucking in secondary air.

Vor Beginn der Atmung sind die Ventile 6 und 3 geschlossen. Das erzeugte Aerosol wird durch die Luft der Umwälzeinrichtung mitgenommen und verteilt sich steigend im Speichergefäß. Bei Beginn der Atmung öffnet sich das Eintrittsventil 3, während das Ausatmungsventil 6 geschlossen bleibt. Während der Patient das in der Exspirationsphase erzeugte und gespeicherte Aerosol und das in der Inspirationsphase erzeugte Aerosol inhaliert, strömt durch das Ventil 3 von außen Luft nach. Bei Beendigung der Inspiration ist das gespeicherte Aerosol vollständig oder nahezu vollständig abgeatmet, und das Eintrittsventil schließt wieder. Die Umwälzeinrichtung beginnt erneut das erzeugte Aerosol im Speichergefäß zu verteilen. Mit Beginn der Exspiration öffnet sich das Ventil 6, während das Ventil 3 geschlossen bleibt, so daß die Luft durch das Ventil 6 ausströmt, jedoch nicht in den Speicher zurückgedrückt wird. Before breathing begins, valves 6 and 3 are closed. That generated Aerosol is carried along by the air of the circulation device and is distributed rising in the storage vessel. When breathing begins, the inlet valve opens 3, while the exhalation valve 6 remains closed. While the patient is in the aerosol generated and stored in the expiratory phase and that in the inspiration phase If the aerosol generated is inhaled, air flows in through the valve 3 from the outside. Upon termination After inspiration, the stored aerosol is complete or almost complete exhaled, and the inlet valve closes again. The circulation device begins to redistribute the generated aerosol in the storage vessel. With the beginning of expiration opens the valve 6, while the valve 3 remains closed, so that the air flows out through the valve 6, but is not pushed back into the memory.

Der Flüssigkeitsnachlauf besteht aus einem Vorratsgefäß 16, das beiderseitig durch die Hähne 18 und 19 verschließbar ist und eine genaue Meßskala besitzt, sowie dem Niveaugefäß 17, das über zwei Rohre mit dem Speichergefäß verbunden ist. Speichergefäß und Niveaugefäß sind vorzugsweise in der Höhe verstellbar angeordnet. Das Niveaugefäß und die Vernebelungsflüssigkeit im Speichergefäß sind unter Anwendung des Prinzips der kommunizierenden Röhren durch die Röhren 20 und 21 verbunden. Durch die Rohrleitung 21 wird ein Druckausgleich über beiden Flüssigkeitsspiegeln herbeigeführt, so daß sich beiderseits das gleiche Niveau einstellt. Die Ausflußöffnung des Vorrats- bzw. Meßgerätes 16 ist vorzugsweise abgeschrägt und ragt in das Niveaugefäß. Zum Füllen des Meßgefäßes 16 wird der Hahn 18 geschlossen und der Hahn 19 geöffnet. Im Betrieb ist der Hahn 19 geschlossen und der Hahn 18 geöffnet. The liquid follow-up consists of a storage vessel 16, which is on both sides can be closed by the taps 18 and 19 and has a precise measuring scale, as well the level vessel 17, which is connected to the storage vessel via two pipes. Storage vessel and level vessel are preferably arranged adjustable in height. The level vessel and the nebulization liquid in the storage vessel are using the principle of the communicating tubes through tubes 20 and 21. Through the pipeline 21 a pressure equalization is brought about over both liquid levels, so that the same level appears on both sides. The outflow opening of the supply resp. Measuring device 16 is preferably beveled and protrudes into the level vessel. For filling of the measuring vessel 16, the cock 18 is closed and the cock 19 is opened. Operational the cock 19 is closed and the cock 18 is open.

Die Flüssigkeit aus dem Vorratsgefäß läuft nur so lange aus, bis der Flüssigkeitsspiegel die Austrittsöffnung verschließt. Sinkt durch die Vernebelung das Niveau ab, so läuft die Flüssigkeit nach. Damit stellt sich ein konstantes Niveau automatisch ein. Durch Höhenverstellung 22 des Flüssigkeitsnachlaufes kann auch das Niveau der Flüssigkeit im Vernebelungsraum gegenüber der Brennpunkthöhe des Ultraschallschwingers verstellt werden. Da, wie bereits erwähnt, die gesamte erzeugte Aerosolmenge bei richtiger Einstellung der Fördermenge der Umwälzeinrichtung inhaliert wird, ergibt sich aus der Differenz der Flüssigkeitsmenge im Vorratsgefäß bei Beginn und Ende der Inhalation die inhalierte Dosis.The liquid from the storage vessel only runs out until the Liquid level closes the outlet opening. Sinks through the fogging the level decreases, the liquid continues to run. This creates a constant level automatically on. By adjusting the height 22 of the liquid follow-up can also the level of the liquid in the nebulization room compared to the focal point height of the Ultrasonic vibrator can be adjusted. Since, as already mentioned, the entire generated Aerosol quantity inhaled with the correct setting of the flow rate of the circulation device is obtained from the difference of Amount of liquid in the storage vessel at the beginning and end of inhalation the inhaled dose.

Es ist auch zweckmäßig, die ausgeatmete Luft in ein Gefäß zu leiten und dort die noch darin enthaltenen Aerosolmengen abzufiltern. Die Differenz aus der inhalierten und der exhalierten Medikamentenmenge ergibt die tatsächlich applizierte Dosis. It is also useful to direct the exhaled air into a vessel and there to filter off the aerosol quantities still contained therein. The difference out the amount of medication inhaled and exhaled gives the amount actually applied Dose.

Dadurch, daß die Umwälzeinrichtung regelbar ausgeführt ist, besteht die Möglichkeit, die in der Exspi rationsphase gespeicherte Aerosolmenge im woraus zu bestimmen und auf das Atemvolumen des Patienten abzustimmen. Es ist auch möglich, die Dichte des Aerosols durch Veränderung der Leistung des Ultraschallgebers und der Umwälzeinrichtung zu regeln. The fact that the circulation device is designed to be controllable exists the possibility of the amount of aerosol stored in the expiration phase in what to be determined and adjusted to the patient's tidal volume. It is also possible, the density of the aerosol by changing the power of the ultrasonic transducer and to regulate the circulation device.

Besonders vorteilhaft ist es auch, daß die Ventile bei der erfindungsgemäßen Ausführung außerrhallb des Aerosolstromes liegen, weil einmal, wie schon erwähnt, der Niederschlag des Aerosols, insbesondere am Eintrittsventil, vermieden wird und zum zweiten die physiologischen Atmungsverhältnisse weitestgehend erhalten bleiben, da ein leichtgängiges Eintrittsventil verwandt werden kann. It is also particularly advantageous that the valves in the inventive Execution outside of the aerosol flow, because once, as already mentioned, the precipitation of the aerosol, especially at the inlet valve, is avoided and secondly, the physiological respiratory conditions are largely preserved, since a smooth inlet valve can be used.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Exhalation device for generated by means of ultrasound Aerosols, which allow a dosage of the inhaled amount of medication and which has a storage vessel for the aerosol, in the opposite to the surrounding one Space is no overpressure, characterized in that by means of an in The generated aerosol in one can be regulated by its delivery rate such partial volume of the storage vessel is distributed, which is equal to the respective Tidal volume of the patient.

2. A breathing device according to claim 1, characterized in that that cooperates with it a device which automatically controls the liquid level of the liquid to be nebulized regardless of the set nebulization output keeps constant and at the same time a measurement of the volume of the nebulized liquid allowed.

3. Exhalation device according to claim 2, characterized in that that two vessels (16, 17) are used to automatically keep the liquid level constant are arranged one above the other and connected to a pipe, the lower Part ends at the level of the liquid level to be kept constant, the upper The vessel is hermetically sealed.

Publications considered: German Patent No. 694 766; German Auslegeschrifit No. 1 003 147; U.S. Patent No. 2625 156; Advertising leaflet P 6420 from Drägerwerk, Lübeck.